CN115910717A - 断路器的灭弧系统及断路器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种断路器的灭弧系统及断路器，灭弧系统包括灭弧室和灭弧栅片，灭弧室沿第二方向设置于运动区域的一侧，灭弧室包括多个侧壁，多个侧壁形成灭弧腔室，灭弧腔室与运动区域相连通，第一方向与第二方向相交。灭弧栅片包括设置于灭弧腔室内的栅片组，栅片组与侧壁对应设置，栅片组包括层叠设置的多个栅片，栅片的层叠方向与对应设置的侧壁的延伸方向相同。本申请实施例可以在相同灭弧室容积情况下，布置更多数量的栅片，从而大幅度提高断路器的灭弧能力，保证断路器在高电压和大电流情况下的分断可靠性。

Description

断路器的灭弧系统及断路器

技术领域

本申请涉及断路器技术领域，尤其涉及一种断路器的灭弧系统及断路器。

背景技术

断路器通常采用灭弧室来熄灭电弧，具体地说，灭弧室中的栅片以一定的堆叠方式排列来切割电弧，迫使长电弧切割成多段短电弧，实现电弧的分压和冷却。现有产品中，灭弧室所在空间容积固定，并且灭弧栅片的排布方向单一，因此在灭弧栅片的数量有限，在高电压等级下，无法保证断路器的分断能力可靠。

发明内容

本申请实施例提供了一种断路器的灭弧系统及断路器，能够在灭弧室容积一定的前提下，增加栅片数量，提高断路器的分断电流的能力。

第一方面，本申请实施例提供了一种断路器的灭弧系统，断路器包括触头系统，触头系统包括沿第一方向依次设置的动触头引弧件、动触头以及静触头，动触头设置于动触头引弧件与静触头引弧件夹设形成的运动区域内，且与静触头可分离地接触。

灭弧系统包括灭弧室和灭弧栅片，灭弧室沿第二方向设置于运动区域的一侧，灭弧室包括多个侧壁，多个侧壁形成灭弧腔室，灭弧腔室与运动区域相连通，第一方向与第二方向相交。

灭弧栅片包括设置于灭弧腔室内的栅片组，栅片组与侧壁对应设置，栅片组包括层叠设置的多个栅片，栅片的层叠方向与对应设置的侧壁的延伸方向相同。

在一些实施例中，灭弧腔室包括沿第二方向相对设置的第一灭弧腔和第二灭弧腔，第二灭弧腔位于第一灭弧腔远离运动区域的一侧，第一灭弧腔包括沿第一方向相对设置的第一腔体和第二腔体；

栅片组包括设置于第一腔体内且沿第二方向层叠设置的第一栅片组，设置于第二腔体内且沿第二方向层叠设置的第二栅片组，以及设置于第二灭弧腔内且沿第一方向层叠设置的第三栅片组。

在一些实施例中，沿第一方向，第一栅片组与第二栅片组之间设置有空腔，以使动触头与静触头分断时产生的电弧通空腔移动至第一栅片组内。

在一些实施例中，灭弧系统还包括第一引弧件，第一引弧件设置于空腔内，且沿第二方向延伸。

在一些实施例中，灭弧系统还包括第二引弧件和第三引弧件，第二引弧件位于第一栅片组与第三栅片组之间，第三引弧件位于第二栅片组与第三栅片组之间。

第二引弧件包括相互连接的第一弯折部和第二弯折部，第一弯折部与第一栅片组层叠设置，第二弯折部与第三栅片组层叠设置。

第三引弧件包括相互连接的第三弯折部和第四弯折部，第三弯折部与第二栅片组层叠设置，第四弯折部与第三栅片组层叠设置。

在一些实施例中，沿第二方向，第一弯折部与第三弯折部之间的距离呈逐渐增加的趋势，且沿第二方向，第一栅片组与第二栅片组之间的距离呈逐渐减小趋势。

在一些实施例中，第二弯折部远离第三栅片组的一侧，以及第四弯折部远离第三栅片组的一侧均设置有侧吹通道，其中侧吹通道与外界连通。

在一些实施例中，灭弧系统还包括第一引弧件，第一引弧件设置于第二引弧件与第三引弧件之间，第一引弧件与第二引弧件之间的最短距离不大于第一引弧件与第三引弧件之间的最短距离。

在一些实施例中，多个侧壁包括首尾相接的第一侧部、第二侧部和第三侧部，第一侧部与第二侧部沿第一方向相对设置，且均沿第二方向延伸，第三侧部分别连接于第一侧部和所述第二侧部，且位于第一侧部和第二侧部远离运动区域的一端。

第三侧部朝向第二灭弧腔的一面设置有多个隔板，多个隔板沿第一方向层叠设置，且与第三栅片组对应抵接，相邻隔板之间形成送气通道，送气通道与外界相连通。

在一些实施例中，沿第一方向，第三栅片组与运动区域之间的距离呈先减小后增大的趋势。

另一方面，本申请实施例提供了一种断路器，包括前述任一实施例所述的灭弧系统。

在一些实施例中，动触头包括相互连接的动主触头和动弧触头，动弧触头位于动主触头靠近灭弧室的一侧，静触头包括相互连接的静主触头和静弧触头，静弧触头位于静主触头靠近灭弧室的一侧。

其中，动主触头与静主触头对应设置，动弧触头与静弧触头对应设置。

本申请实施例提供了一种断路器的灭弧系统及断路器，栅片组与灭弧室的侧壁对应设置，且栅片组中栅片的延伸方向与对应侧壁的延伸方向相同，相比于传统断路器中灭弧系统的布置方式，本申请实施例可以在相同灭弧室容积情况下，布置更多数量的栅片，从而大幅度提高断路器的灭弧能力，保证断路器在高电压和大电流情况下的分断可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种触头系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种触头系统和灭弧系统的连接示意图；

图3是本申请实施例提供的一种灭弧系统的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的又一种灭弧系统的结构示意图；

图5为图4所示灭弧系统中气体通道的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的又一种触头系统和灭弧系统的连接示意图；

图7是本申请实施例提供的一种断路器在正常工作情况下的结构示意图；

图8是图7所示断路器中动主触头与静主触头刚刚分离时的结构示意图；

图9是图8所示断路器中动弧触头与静弧触头刚刚分离时的一种电弧路径示意图；

图10是图8所示断路器中动弧触头与静弧触头刚刚分离时的又一种电弧路径示意图；

图11是图8所示断路器中动弧触头靠近第一引弧件时的一种电弧路径示意图；

图12是图11所示断路器中动弧触头与动触头引弧件接触时的一种电弧路径示意图；

图13是图11所示断路器中动弧触头与动触头引弧件接触时的又一种电弧路径示意图。

标记说明：

1、灭弧系统；11、灭弧室；111、侧壁；111A、第一侧部；111B、第二侧部；111C、第三侧部；112、灭弧腔室；1121、第一灭弧腔；1122、第一腔体；1123、第二腔体；1124、第二灭弧腔；；22、灭弧栅片；121、栅片组；121A、第一栅片组；121B、第二栅片组；121C、第三栅片组；1211、栅片；122、空腔；13、第一引弧件；14、第二引弧件；141、第一弯折部；142、第二弯折部；15、第三引弧件；151、第三弯折部；152、第四弯折部；161、前气流通道；162、中间气流通道；163、后气流通道；164、侧吹通道；165、隔板；

2、触头系统；21、动触头引弧件；22、动触头；221、动主触头；222、动弧触头；23、静触头；231、静主触头；232、静弧触头；24、运动区域；

X、第一方向；

Y、第二方向。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。现有的断路器中都设置有灭弧室用于熄灭电弧，当电弧进入足够多的灭弧栅片时，电源电压将不足以支持最低燃弧电压，电弧熄灭，灭弧栅片帮助电弧冷却，避免下一个周波的电压在此击穿，造成重燃弧。在当前的交直流系统中，电源电压已经提高到1000V、甚至1500V，但是相应的灭弧室中却难以增加更多的灭弧栅片，因此不能满足高电压(如1000V、1500V)情况下对分断能力的要求。

请参考图1，图1是本申请实施例提供的一种触头系统的结构示意图。断路器包括触头系统2，触头系统2包括沿第一方向X依次设置的动触头引弧件21、动触头22以及静触头23，动触头22设置于动触头引弧件21与静触头23引弧件夹设形成的运动区域24内，且与静触头23可分离地接触。

触头系统2用于控制电路的导通和断开，动触头引弧件21与静触头23分别位于动触头22沿第一方向X的两侧，并且两者夹设形成可供动触头22相对运动的运动区域24。初始时，动触头22与动触头引弧件21相接触，断路器处于分断状态，整个电路断开；然后动触头22在运动区域24内移动并逐渐靠近静触头23，断路器闭合，实现电路导通。当电路出现问题时，动触头22与静触头23需要断开，然而此时电路中仍有高电压和大电流的存在，使得动触头22与静触头23之间产生电弧，电弧的产生会延迟电路的开断，影响断路器的分断能力，并且较高的电弧能量甚至会烧毁动触头22和静触头23。

鉴于此，请一并参阅图1和图2，本申请实施例提供了一种断路器的灭弧系统1，该灭弧系统1可以容纳更多数量的栅片1211，以将高电压情况下产生的电弧熄灭，提高断路器的分断能力。

灭弧系统1包括灭弧室11和灭弧栅片12，灭弧室11沿第二方向Y设置于运动区域24的一侧，灭弧室11包括多个侧壁111，多个侧壁111形成灭弧腔室112，灭弧腔室112与运动区域24相连通。其中，第一方向X与第二方向Y相交。

触头系统2内部组件沿第一方向X相对设置，灭弧室11沿第二方向Y位于触头系统2的一侧，触头系统2与灭弧室11之间相互连通。具体地说，灭弧室11的外壳是由多个侧壁111共同组成，多个侧壁111依序首尾相接形成一具有开口的灭弧腔室112，开口与运动区域24连通，以将动触头22与静触头23分离时产生的电弧转移至灭弧腔室112内。侧壁111的数量以及相互排列方式根据实际情况以及灭弧腔室112的容积大小决定，本申请对此不作限定。

灭弧栅片12包括设置于灭弧腔室112内的栅片组121，栅片组121与侧壁111对应设置，栅片组121包括层叠设置的多个栅片1211，栅片1211的层叠方向与对应设置的侧壁111的延伸方向相同。

灭弧栅片12设置于灭弧腔室112内用于切割电弧，通常情况下，动触头22与静触头23分断产生的电弧会从运动区域24转移至灭弧腔室112内，因此灭弧栅片12中的部分栅片1211靠近灭弧腔室112的开口设置，以保证全部的电弧传递至灭弧栅片12中。在现有断路器中，灭弧室中的栅片通常沿一固定方向层叠设置，布置形式单一且难以增加栅片的数量。而本申请实施例将多个栅片组121与多个侧壁111对应设置，使得栅片组121的延伸长度与侧壁111的总延伸长度相等，极大程度的增加了可布置的栅片1211总量，进而增强了断路器的分断能力。

本申请实施例中的栅片组121靠近侧壁111设置，但与侧壁111不相接触，避免电弧引导至侧壁111，影响断路器的使用寿命。栅片组121的尺寸数量与侧壁111的长度数量相匹配，每个栅片组121均包括有多个层叠设置的栅片1211，栅片1211的数量与栅片组121的尺寸以及对应侧壁111的长度正相关，即栅片1211的数量越多，栅片组121的尺寸越大，对应侧壁111的延伸长度越长，栅片1211的层叠方向由对应侧壁111的延伸方向决定。需要说明的是，本申请实施例提到的栅片1211的层叠方向指的是一个栅片组121中的全部栅片1211的整体延伸方向，而非栅片组121中部分栅片1211的延伸方向。

本申请实施例提供的一种断路器的灭弧系统1，栅片组121与灭弧室11的侧壁111对应设置，且栅片组121中栅片1211的延伸方向与对应侧壁111的延伸方向相同，相比于传统断路器中灭弧系统1的布置方式，本申请实施例可以在相同灭弧室11容积情况下，布置更多数量的栅片1211，从而大幅度提高断路器的灭弧能力，保证断路器在高电压和大电流情况下的分断可靠性。

在一些实施例中，请一并参阅图2和图3，灭弧腔室112包括沿第二方向Y相对设置的第一灭弧腔1121和第二灭弧腔1124，第二灭弧腔1124位于第一灭弧腔1121远离运动区域24的一侧，第一灭弧腔1121包括沿第一方向X相对设置的第一腔体1122和第二腔体1123。栅片组121包括设置于第一腔体1122内且沿第二方向Y层叠设置的第一栅片组121A，设置于第二腔体1123内且沿第二方向Y层叠设置的第二栅片组121B，以及设置于第二灭弧腔1124内且沿第一方向X设置的第三栅片组121C。

灭弧腔室112共分为三个用于容纳栅片组121的空间，每个空间均对应于一个侧壁111。具体地说，沿第二方向Y，灭弧腔室112分为第一灭弧腔1121和第二灭弧腔1124；沿第一方向X，第一灭弧腔1121分为第一腔体1122和第二腔体1123。第一腔体1122对应于第一侧部111A设置，第二腔室对应于第二侧部111B设置，第二灭弧腔1124对应于第三侧部111C设置。其中，第一侧部111A、第三侧部111C以及第二侧部111B依次首尾连接共同形成灭弧室11外壳，第一侧部111A与第二侧部111B沿第一方向X相对设置，且均沿第二方向Y延伸，第三侧部111C分别连接于第一侧部111A和第二侧部111B，位于第一侧部111A和第二侧部111B远离运动区域24的一端，且沿第一方向X延伸。可选地，第一方向X垂直于第二方向Y。

第一侧部111A、第三侧部111C以及第二侧部111B依次连接形成一具有开口的矩形结构，本申请实施例中的灭弧室11与传统断路器中灭弧室11的形状和容积均相同，因此在生产过程中无需改变断路器的外形结构，也无需制作其他模具用于生产灭弧室11外壳，可以满足不同断路器的使用需要。

灭弧栅片12中的栅片1211共有两个层叠方向，即位于第一腔体1122和第二腔体1123内的第一栅片组121A和第二栅片组121B中栅片1211的层叠方向均为第二方向Y，其层叠长度分别对应于第一侧部111A与第二侧部111B的延伸长度；位于第二灭弧腔1124内第三栅片组121C中栅片1211的层叠方向为第一方向X，其层叠长度对应于第三侧部111C的延伸长度。这种设计可以充分利用灭弧室11中侧壁111的总长度，从而在不改变灭弧室11外形尺寸的前提下，尽可能提高栅片1211的数量，提高断路器的分断能力。

具体地说，在第二方向Y上，第三栅片组121C位于第一栅片组121A和第二栅片组121B远离触头系统2的一侧；在第一方向X上，第一栅片组121A靠近静触头23设置，第二栅片组121B靠近动触头引弧件21设置。当电路发生故障时，动触头22和静触头23刚刚分离，两者之间的距离较小，电弧首先移动至第一栅片组121A中，通过第一栅片组121A的栅片1211实现对电弧的初步切割。若电路电压较小，则仅需第一栅片组121A即可实现电弧熄灭。然后动触头22继续移动并逐渐远离静触头23，当动触头22移动到特定位置时，电弧转移至第二栅片组121B，第二栅片组121B中的栅片1211对电弧继续切割。在这个过程中，若电路电流为次高电流，则进入至第二栅片组121B中的电弧还会进入至第一栅片组121A中，第一栅片组121A和第二栅片组121B中的全部或部分栅片1211对电弧进行切割。若电路为高电压大电流时，则进入至第二栅片组121B中的电弧会移动至第三栅片组121C中，并最终转移至第一栅片组121A中，第一栅片组121A、第二栅片组121B以及第三栅片组121C中的全部栅片1211同时对电弧进行切割，以满足高电压和大电流情况下的分断需要。

在本申请实施例中，灭弧室11内设置有三个栅片组121，三个栅片组121根据灭弧腔室112的内部结构相对设置，综合考虑了小电压电流以及高电压大电流情况下的不同电弧特性，使得灭弧系统1可以满足不同大小电路电压的分断需要，具有极强的通用性，有利于大规模推广使用。

在一些实施例中，请继续参阅图2和图3，沿第一方向X，第一栅片组121A与第二栅片组121B之间设置有空腔122，以使动触头22与静触头23分断时产生的电弧通过空腔122移动至第一栅片组121A内。

在小直流电流情况下，可以不需要栅片1211切割电弧或者使用较少的栅片1211切割电弧，靠电弧本身的拉长即可熄灭，因此本申请实施例在第一栅片组121A与第二栅片组121B之间设置空腔122，从而电弧的拉长提供相应的空间。可选地，沿第二方向Y，空腔122尺寸呈逐渐减小的趋势，即越靠近触头系统2，空腔122的尺寸越大。这种设计可以为电弧的拉长提供更多空间，满足实际使用需要。

另外，对于小电流电弧而言，电弧自身的电磁力不足以推动电弧进入第一栅片组121A内，而如果第一栅片组121A内要击穿的栅片1211过多，电弧也不容易进入灭弧室11空间。在一些现有断路器中，会采用增磁块或者永磁体的方式，增加外部磁吹力强行驱动电弧进入灭弧系统中，但随着长期使用，磁铁会产生消磁的现象，造成外部磁力的减弱，使灭弧性能降低；或者在直流应用中，由于需要调换正负接线，要考虑不同电流方向时电磁力的极性布置，使产品复杂化；同时额外增加的外部增磁装置也增加了产品的成本。本申请实施例通过设置有较大容积的空腔122，使得电弧依靠自身拉长即可实现熄灭，结构简单且成本较低。

在一些实施例中，请一并参阅图1和图4，灭弧系统1还包括第一引弧件13，第一引弧件13设置于空腔122内，并沿第二方向Y延伸。

第一引弧件13设置于第一栅片组121A与第二栅片组121B之间用于传导电弧，当动触头22移动至静触头23与动触头引弧件21的中央位置时，电弧自身的电磁力不足以推动电弧进入至第一栅片组121A中，此时则可以借助第一引弧件13将电弧转移至第一栅片组121A上。此外在电弧从第二栅片组121B转移至第一栅片组121A的过程中，第一引弧件13同样可以起到辅助电弧转移的作用，帮助电弧进入至第一栅片组121A内。

在一些实施例中，请继续参阅图4，灭弧系统1还包括第二引弧件14和第三引弧件15，第二引弧件14位于第一栅片组121A与第三栅片组121C之间，第三引弧件15位于第二栅片组121B与第三栅片组121C之间。

第二引弧件14包括相互连接的第一弯折部141和第二弯折部142，第一弯折部141与第一栅片组121A层叠设置，第二弯折部142与第三栅片组121C层叠设置。第二引弧件14用于传导位于第一栅片组121A与第三栅片组121C之间的电弧，第一弯折部141和第二弯折部142为一体成型且两者间具有预设角度，第一弯折部141沿第二方向Y上位于第一栅片组121A靠近第三栅片组121C的一侧，第二弯折部142沿第一方向X上位于第三栅片组121C靠近第一栅片组121A的一端。工作时，第三栅片组121C上的电弧首先移动至第二弯折部142，并经由第二弯折部142转移至第一弯折部141上，最终通过第一弯折部141移动至第一栅片组121A中。

第三引弧件15包括相互连接的第三弯折部151和第四弯折部152，第三弯折部151与第二栅片组121B层叠设置，第四弯折部152与第三栅片组121C层叠设置。第三引弧件15用于传导位于第二栅片组121B与第三栅片组121C之间的电弧，第三弯折部151和第四弯折部152为一体成型且两者间具有预设角度，第三弯折部151沿第二方向Y上位于第二栅片组121B靠近第三栅片组121C的一侧，第四弯折部152沿第一方向X上位于第三栅片组121C靠近第二栅片组121B的一端。工作时，第二栅片组121B上的电弧首先移动至第三弯折部151，并经由第三弯折部151转移至第四弯折部152上，最终通过第四弯折部152移动至第三栅片组121C中。

在一些可选实施例中，在第一方向X上，第二引弧件14与第一引弧件13之间的最短距离小于第一栅片组121A与第一引弧件13之间的最短距离，且第三引弧件15与第一引弧件13之间的最短距离小于第二栅片组121B与第一引弧件13之间的最短距离。在本申请实施例中，位于第二栅片组121B上的电弧可以通过第三引弧件15转移至第一引弧件13上，并且位于第一引弧件13上的电弧可以通过第二引弧件14转移至第一栅片组121A上。这种设计可以提高第二引弧件14与第三引弧件15对于电弧的引导作用，提高灭弧可靠性。

在一些实施例中，请参阅图5，沿第二方向Y，第一弯折部141与第三弯折部151之间的距离呈逐渐增加的趋势，且沿第二方向Y，第一栅片组121A与第二栅片组121B之间的距离呈逐渐减小的趋势。断路器分断产生电弧的同时还会产生高温气体，第一弯折部141与第三弯折部151之间5之间具有一定的空隙，高温气体会移动至空隙中，并最终从灭弧室11内排出。

在本申请实施例中，沿第二方向Y，第一栅片组121A与第二栅片组121B之间形成开口逐渐缩小的前气流通道161，第二引弧件14与第三引弧件15之间的空隙形成可供高温气体通过的中间气流通道162，第一弯折部141与第三弯折部151之间形成开口逐渐增大的后气流通道163。前气流通道161、中间气流通道162以及后气流通道163相互连通形成文丘里效应，加速高温气体的运动速度。可以理解的是，高温气体的快速流动除了可以抬高灭弧系统1内的气体导通能力，防止出现局部高温外，还可以为电弧移动提供推动力，进一步拉长电弧在第二方向Y上的长度，使得电弧可以受到更多栅片1211的切割，提高灭弧系统1的分断能力。

在一些实施例中，第二弯折部142远离第三栅片组121C的一侧，以及第四弯折部152远离第三栅片组121C的一侧均设置有侧吹通道164，侧吹通道164与外界连通。断路器分断产生的高温气体除了可以通过前气流通道161、中间气流通道162以及后气流通道163离开灭弧室11外，还可以通过侧吹通道164转移至外界，从而实现气体的循环流通。

在一些实施例中，第二弯折部142与第四弯折部152均沿第二方向Y延伸。第二引弧件14和第三引弧件15将灭弧室11内部划分出三个通道，其中一个通道是位于中间且由中间气流通道162以及后气流通道163共同构成的中间通道，另外两个通道是沿第一方向X分别位于中间通道两侧的侧吹通道164。断路器分断产生的高温气体既可以通过中间通道离开灭弧室11，也可以通过侧吹通道164离开灭弧室11，在这个过程中，第二引弧件14的第二弯折部142以及第三引弧件中的第四弯折部152起到气流导向作用，使得高温气体无论通过哪个通道均可沿第二方向Y排出灭弧室11内，避免高温气体堆积，实现整体循环流通。

在一些实施例中，请参阅图6，第一引弧件13与第二引弧件14之间的最短距离不大于第一引弧件13与第三引弧件15之间的最短距离。第二引弧件14可以将第一引弧件13上的电弧转移至第一栅片组121A内，第三引弧件15可以将第三栅片1211上的电弧转移至第一引弧件13上。通常情况下，第一引弧件13与第一栅片组121A之间的电弧大小往往大于第一引弧件13与第二栅片组121B之间的电弧大小。因此本申请实施例中的第二引弧件14相较第三引弧件15更靠近第一引弧件13，以满足实际需要。

在一些实施例中，第三侧部111C朝向第二灭弧腔1124的一面设置有多个隔板165，多个隔板165沿第一方向X层叠设置，且与第三栅片组121C对应抵接，相邻隔板165之间形成送气通道，送气通道与外界相连通。

由前述内容可知，断路器分断产生的高温气体可以通过前气流通道161、中间气流通道162以及后气流通道163移动至外界。具体地说，高温气体通过后气流通道163首先移动至第三栅片组121C内，由于第三栅片组121C内的栅片1211沿第一方向X层叠设置，因此高温气体会从相邻栅片1211之间的空隙穿出，离开第三栅片组121C并到达隔板165所在位置。隔板165设置有多个并且同样沿第一方向X层叠设置，相邻隔板165之间形成的送气通道与第三栅片组121C形成的空隙连通，高温气体可以直接通过送气通道转移至外界环境，无法在灭弧室11内汇聚在一起，这种设计可以在保证高温气体的排气通畅的同时，避免灭弧系统1内部产生局部高温，影响灭弧系统1的使用寿命。

在一些实施例中，如图6所示，沿第一方向X，第三栅片组121C与运动区域24之间的距离呈先减小后增大的趋势，即位于第三栅片组121C两侧栅片1211尺寸小于中间位置处的栅片1211尺寸。第三栅片组121C用于切割高电压情况下的电弧，在这个过程中，电弧会从第三栅片组121C的一端移动至另一端，本申请实施例通过减小第三栅片组121C两侧的栅片1211尺寸，以便电弧可以逐渐进入至第三栅片组121C内，减小电弧进入第三栅片组121C的阻力。可选地，第三栅片组121C包括第一部分和第二部分，第一部分与第二部分相对第一引弧件13对称设置，并且第一栅片组121A与第二栅片组121B同样相对第一引弧件13对称设置。

在一些实施例中，第一灭弧腔1121与第二灭弧腔1124在第一方向X上的长度相同，且在第二方向Y上的对位设置。第一灭弧腔1121与第二灭弧腔1124的对位设计，可以减小灭弧室11在第一方向X上的总长度，从而在有限空间内可以布置更多数量的栅片1211，避免空间浪费。可选地，第一灭弧腔1121与第二灭弧腔1124均为矩形结构，且第二灭弧腔1124的长边尺寸等于第一灭弧腔1121的短边尺寸。

第二方面，请参阅图7，本申请实施例提供了一种断路器，包括前述任一实施方式的灭弧系统1。

整个断路器除了包括灭弧系统1外，还包括传动系统、操作系统、锁定系统以及脱扣系统等等，本申请对此不作限定。动触头22通过传动系统被操作系统驱动运动，当电路电流出现故障时，脱扣系统用于控制动触头22与静触头23相分离，并由锁定机构限定动触头22运动。

在一些实施例中，动触头22包括相互连接的动主触头221和动弧触头222，动弧触头222位于动主触头221靠近灭弧室11的一侧，静触头23包括静主触头231和静弧触头232，静弧触头232位于静主触头231靠近灭弧室11的一侧。其中，动主触头221与静主触头231对应设置，动弧触头222与静弧触头232对应设置。

动弧触头222和静弧触头232分别位于动主触头221与静主触头231靠近灭弧室11的一侧，动弧触头222与静弧触头232可对应接触，动主触头221与静主触头231可对应接触，动弧触头222与静弧触头232起到保护动主触头221和静主触头231的作用。

正常工作时，动主触头221与静主触头231相接触，并通过动主触头221上的触头弹簧(未示出)保持接触压力，电路电流由动主触头221移动至静主触头231。此时电路处于闭合状态，动弧触头222与静弧触头232不相接触。

当电路出现故障进行自动分断或正常操作分断时，动主触头221与静主触头231分离，同时动弧触头222与静弧触头232相接触，此时电路仍属于闭合状态。具体地说，在这个过程中，弧触头与静弧触头232逐渐靠近，动主触头221与静主触头231之间的接触压力逐渐减小，但两者仍处于接触状态，当动弧触头222与静弧触头232接触的同时，动主触头221与静主触头231分离，电流路径转移至动弧触头222与静弧触头232上。然后动弧触头222与静弧触头232相分离，整个电路断开，电弧在动弧触头222与静弧触头232之间产生。本申请实施例通过设置动弧触头222和静弧触头232，避免电弧在动主触头221与静主触头231之间产生，从而提高触头系统2的可靠性。

接下来，本申请实施例将对断路器的整个分断过程进行详细描述，图7至图13表示本申请实施例中断路器的分断过程示意图，图中带有箭头的曲线表示电弧的移动路径。

S1，请参考图8，当电路出现故障时，动主触头221与静主触头231分离，动弧触头222和静弧触头232相接触，此时电路仍处于闭合状态，且电弧还未产生。

S2，请参阅图9，动弧触头222开始远离静弧触头232且处于第一引弧件13与静弧触头232之间，此时电路已经断开，电弧在动弧触头222和静弧触头232之间产生，并通过空腔122进入至第一栅片组121A内，第一栅片组121A对电弧进行初步切割。

请参阅图10，对于低电压小电流电路而言，电弧自身的电磁力不足以推动电弧进入第一栅片组121A内，此时仅需电弧自身在空腔122内的拉长即可实现熄灭，无需第一栅片组121A对电弧进行切割。

S3，请参阅图11，动弧触头222继续移动至与第一引弧件13相对位置处，动弧触头222上的电弧转移至第一引弧件13上，并经由第二引弧件14转移至第一栅片组121A内，第一栅片组121A继续对电弧进行切割。

S4，请参阅图12和图13，动弧触头222继续移动直至与动触头引弧件21相接触，在这个过程中，电路仍然保持断开状态，动弧触头222上的电弧转移至第二栅片组121B内，当动弧触头222与动触头引弧件21接触时，动弧触头222上的电弧会转移到动触头引弧件21上，动弧触头222退出参与灭弧的作用。

之后的过程共分为两种情况，对于次高电压次高电流而言，如图12所示，电弧会从第二栅片组121B依次移动至第三引弧件15、第一引弧件13、第二引弧件14以及第一栅片组121A，借助第一栅片组121A和第二栅片组121B中的部分或全部栅片1211实现电弧切割。

另一种情况如图13所示，而对于高电压高电流而言，电弧本身具有较大的电磁力，在电磁力以及前气流通道161中高温气体的联合作用下，电弧会受到沿第二方向Y的较大的推动力，在推动力的作用下，电弧逐渐拉长并完全贯穿第二栅片组121B，经由第三引弧件15进入至第三栅片组121C内，并从第三栅片组121C依次进入至第二引弧件14以及第一栅片组121A，使得第一栅片组121A、第二栅片组121B以及第三栅片组121C的全部栅片1211对电弧进行切割，极大提高了需要维持电弧的电压，使得电弧难以维持而熄灭。

本申请实施例在不改变灭弧室形状的前提下，在有限的空间内，通过改变栅片组的布置形式以及栅片的层叠方向，从而大大增加了灭弧系统内栅片的数量，提高了灭弧系统的分断能力，并且可以满足不同大小电压电流的使用需求，具有极强的通用性。此外通过调节空腔、第二引弧件以及第三引弧件的布置形式，形成文丘里效应，利于高温气体的快速排出，提高断路器整体可靠性。并且高温气体的快速流动可以进一步拉长电弧的移动路径，使得电弧受到更多栅片的切割，保证高压条件下的分断能力。

虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (14)

1.一种断路器的灭弧系统，所述断路器包括触头系统，所述触头系统包括沿第一方向依次设置的动触头引弧件、动触头以及静触头，所述动触头设置于所述动触头引弧件与所述静触头夹设形成的运动区域内，且与所述静触头可分离地接触，其特征在于，所述灭弧系统包括：

灭弧室，沿第二方向设置于所述运动区域的一侧，所述灭弧室包括多个侧壁，多个所述侧壁形成灭弧腔室，所述灭弧腔室与所述运动区域连通，所述第一方向与所述第二方向相交；

灭弧栅片，包括设置于所述灭弧腔室内的栅片组，所述栅片组与所述侧壁对应设置，所述栅片组包括层叠设置的多个栅片，所述栅片的层叠方向与对应设置的所述侧壁延伸方向相同。

2.根据权利要求1所述的灭弧系统，其特征在于，所述灭弧腔室包括沿第二方向相对设置的第一灭弧腔和第二灭弧腔，所述第二灭弧腔位于所述第一灭弧腔远离所述运动区域的一侧，所述第一灭弧腔包括沿第一方向相对设置的第一腔体和第二腔体；

所述栅片组包括设置于所述第一腔体内且沿所述第二方向层叠设置的第一栅片组，设置于所述第二腔体内且沿所述第二方向层叠设置的第二栅片组，以及设置于所述第二灭弧腔内且沿所述第一方向层叠设置的第三栅片组。

3.根据权利要求2所述的灭弧系统，其特征在于，沿所述第一方向，所述第一栅片组与所述第二栅片组之间设置有空腔，以使所述动触头与所述静触头分断时产生的电弧通过所述空腔移动至所述第一栅片组内。

4.根据权利要求3所述的灭弧系统，其特征在于，还包括第一引弧件，所述第一引弧件设置于所述空腔内，且沿所述第二方向延伸。

5.根据权利要求2所述的灭弧系统，其特征在于，还包括第二引弧件和第三引弧件，所述第二引弧件位于所述第一栅片组与所述第三栅片组之间，所述第三引弧件位于所述第二栅片组与所述第三栅片组之间；

所述第二引弧件包括相互连接的第一弯折部和第二弯折部，所述第一弯折部与所述第一栅片组层叠设置，所述第二弯折部与所述第三栅片组层叠设置；

所述第三引弧件包括相互连接的第三弯折部和第四弯折部，所述第三弯折部与所述第二栅片组层叠设置，所述第四弯折部与所述第三栅片组层叠设置。

6.根据权利要求5所述的灭弧系统，其特征在于，沿所述第二方向，所述第一弯折部与所述第三弯折部之间的距离呈逐渐增加的趋势，且沿所述第二方向，所述第一栅片组与所述第二栅片组之间的距离呈逐渐减小趋势。

7.根据权利要求5所述的灭弧系统，其特征在于，所述第二弯折部远离所述第三栅片组的一侧，以及所述第四弯折部远离所述第三栅片组的一侧均设置有侧吹通道，所述侧吹通道与外界连通。

8.根据权利要求5所述的灭弧系统，其特征在于，还包括第一引弧件，所述第一引弧件设置于所述第二引弧件与第三引弧件之间，所述第一引弧件与所述第二引弧件之间的最短距离不大于所述第一引弧件与所述第三引弧件之间的最短距离。

9.根据权利要求5所述的灭弧系统，其特征在于，第二弯折部与所述第四弯折部均沿所述第二方向延伸。

10.根据权利要求2所述的灭弧系统，其特征在于，多个所述侧壁包括首尾相接的第一侧部、第二侧部和第三侧部，所述第一侧部与所述第二侧部沿所述第一方向相对设置，且均沿所述第二方向延伸，所述第三侧部分别连接于所述第一侧部和所述第二侧部，且位于所述第一侧部和所述第二侧部远离所述运动区域的一端；

所述第三侧部朝向所述第二灭弧腔的一面设置有多个隔板，多个所述隔板沿所述第一方向层叠设置，且与所述第三栅片组对应抵接，相邻所述隔板之间形成送气通道，所述送气通道与外界相连通。

11.根据权利要求2所述的灭弧系统，其特征在于，沿所述第一方向，所述第三栅片组与所述运动区域之间的距离呈先减小后增大的趋势。

12.根据权利要求2所述的灭弧系统，其特征在于，所述第一灭弧腔与所述第二灭弧腔在所述第一方向上的长度相同，且在所述第二方向上对位设置。

13.一种断路器，其特征在于，包括如权利要求1-12任一项所述的断路器的灭弧系统。

14.根据权利要求13所述的断路器，其特征在于，所述动触头包括相互连接的动主触头和动弧触头，所述动弧触头位于所述动主触头靠近所述灭弧室的一侧，所述静触头包括相互连接的静主触头和静弧触头，所述静弧触头位于所述静主触头靠近所述灭弧室的一侧；

其中，所述动主触头与所述静主触头对应设置，所述动弧触头与所述静弧触头对应设置。

Images